[pt] Nos dias atuais, muito mais do que no passado, é sabido que o sucesso de projetos de software depende criticamente de requisitos. Um exemplo de GORE, que significa Engenharia de Requisitos Orientada a Metas, é o Framework i* (iestrela). Este afirma que os requisitos devem representar a intencionalidade do grande número de atores sociais, os quais são pessoas ou sistemas. Dentro desse contexto, existe ainda um vazio de métodos para cobrir o processo da elicitação de metas. Vários métodos para SMA (Sistemas Multi-Agentes) mencionam a elicitação das metas, mas eles não fornecem detalhes de como essa atividade é feita, eles tratam principalmente da modelagem de metas sem antes cuidar dos detalhes da elicitação. Em adição, modelos intencionais como exemplo o Framework i*, podem ser complexos e até mesmo incompreensíveis. Esta tese propõe um método chamado ERi*c – “Engenharia de Requisitos Intencional”, o qual primeiro provê um processo de elicitação que aplica uma abordagem “bottom-up” e simples, com perguntas que podem identificar metas concretas e metas flexíveis. Além disso, o método Eri*c propõe uma solução para reduzir o problema da “escalabilidade” de modelos i* que inclui heurísticas para a especificação desses modelos. O método contém também uma estratégia para fazer diagnósticos de modelos i* de maneira a cobrir o processo de análise de requisitos. / [en] Nowadays, much more than in the past, it is known that the success of software projects depends critically on the requirements. Goal Oriented Requirements Engineering - GORE, for example i Framework, says that requirements must represent the intentionality of a large number of social actors, which can be people or systems. Several Multi-Agent Systems (MAS) methods mention goals elicitation but they do not provide details of how this is performed, they mainly focus on goals modeling. In this context, there is still a lack of methods to cover the goal elicitation process. Only after eliciting goals, requirements engineers will be able to deal properly with goal models. Typically, this is a difficult task to carry on since requirements engineers are not familiarized with the domain from the early stages of software development. And, intentionality models, for example i Framework, can be complex and incompreensible. This thesis proposes a method called ERi c - Engenharia de Requisitos Intencional which provides an inquire process that can identify goals and softgoals in a bottom-up and simple elicitation approach together with one solution to reduce the problem of scalability of i models. The method ERi c also includes heuristics for modeling specification and a diagnoses aproach in order to analyze i models.

This dissertation presents a cartographic approach to the dynamic vehicle routing problem with time windows and stochastic customers (DVRPTWSC). The objectives are to minimize the total travel time and maximize the number of new requests served. Addressing the DVRPTWSC requires solving the vehicle routing problem with time windows (VRPTW). A memetic algorithm (MA) for the VRPTW is proposed. The MA prunes the search space using the information gathered by a clustering procedure, which is applied to customers spatial data. The cartographic approach to the DVRPTWSC is incorporated into a multiagent system where a dispatcher agent plans the routes for vehicle agents. Before creating the initial routing plan, a cartographic processing is applied. This procedure uses hierarchical clustering to divide the region where customers are located into a hierarchy of nested regions. The initial routing plan considers known requests and potential requests sampled from known probability distributions. It is created using the search operators of the MA, which in turn use the information obtained from the hierarchical clustering to perform the search. Over the planning horizon, the dispatcher updates the routing plan: Potential requests that were included in the initial routing plan and do not materialize are removed and new requests are processed using the assignation of requests based on nested regions (ARNR). The ARNR procedure is aimed at reducing the number of vehicles considered for serving new requests. It tries to assign the requests among the vehicles that can serve them at low detour costs. The nested regions created in the cartographic processing are used to identify such vehicles. Experimental results show that the proposed MA performs competitively with state-of-the-art heuristics for the VRPTW. The proposed approach to the DVRPTWSC outperforms approaches that do not include potential requests in the initial routing plan. The use of the ARNR procedure significantly reduces the number of vehicles considered for serving new requests, and it yields solutions similar to those obtained when considering all vehicles in operation. The proposed approach performs consistently under three levels of dynamism: low, medium, and high. / Esta dissertação apresenta uma abordagem cartográfica para o problema de roteamento de veículos dinâmico com janelas de tempo e clientes estocásticos (DVRPTWSC, por sua sigla em inglês). Os objetivos considerados são minimizar o tempo total de viagem e maximizar o número de pedidos novos atendidos. Para abordar o DVRPTWSC é necessário resolver o problema de roteamento de veículos com janelas de tempo (VRPTW, por sua sigla em inglês). Assim, para tratar o VRPTW propõe-se um algoritmo memético (MA, por sua sigla em inglês). O MA reduz o espaço de busca usando informação obtida por meio de um procedimento de clusterização, o qual é aplicado aos dados espaciais dos clientes. Para o DVRPTWSC, a abordagem cartográfica é incorporada em um sistema multiagente, no qual um agente roteirizador planeja as rotas para os agentes veículos. O processamento cartográfico é aplicado antes de criar o plano de rotas inicial para o DVRPTWSC. Este procedimento usa clusterização hierárquica para dividir a região onde estão os clientes em uma hierarquia de regiões encaixadas. O plano de rotas inicial considera pedidos conhecidos e pedidos potenciais amostrados de distribuições de probabilidade conhecidas. Para obter o plano de rotas inicial, usam-se os operadores de busca do MA, os quais utilizam a informação obtida da clusterização hierárquica para fazer a busca. Ao longo do horizonte de planejamento, o roteirizador atualiza o plano de rotas: Pedidos potenciais que foram considerados no plano de rotas inicial e que não foram consolidados são removidos e novos pedidos são incluídos usando o procedimento assignation of requests based on nested regions (ARNR). O procedimento ARNR visa reduzir o número de veículos considerados para atender novos pedidos. Para isso, tenta designar os novos pedidos aos veículos disponíveis para o atendimento que possuem os menores custos de desvio da rota pré-determinada. As regiões encaixadas criadas no processamento cartográfico são utilizadas para identificar esses veículos. Para o VRPTW, resultados experimentais mostram que o MA proposto é competitivo com métodos do estado da arte. A abordagem proposta para o DVRPTWSC supera abordagens que não incluem pedidos potenciais no plano de rotas inicial. O uso do procedimento ARNR reduz significativamente o número de veículos considerados para atender novos pedidos, e produz soluções similares às produzidas quando se consideram todos os veículos em operação. A abordagem desenvolvida para o DVRPTWSC tem um desempenho consistente para três níveis de dinamismo: baixo, médio e alto.

Sistemas multi-agentes devem oferecer recursos suficientes para que seus agentes possam interagir de maneira satisfatória e atingir seus objetivos. Um exemplo de recurso é um conjunto de dados armazenados em algum tipo de mecanismo de persistência, como um sistema gerenciador de banco de dados. O acesso a dados deve ser possível mesmo que eles estejam distribuídos, fato inclusive que também caracteriza os sistemas multi-agentes. Assim, este trabalho apresenta um sistema chamado DASE cujo objetivo é prover a agentes o acesso a dados distribuídos de forma simples e transparente, ou seja, independentemente da complexidade que o ambiente dos agentes possui e das peculiaridades do Sistema de Banco de Dados Distribuído. O DASE suporta qualquer Sistema Gerenciador de Banco de Dados, seja ele centralizado ou distribuído, desde que o mesmo esteja em conformidade com o JDBC. Além disso, oferece recursos importantes como controle de concorrência, suporte a ambientes de dados simultâneos e uso de sentenças de acesso a dados pré-definidas e parametrizadas. Todos os aspectos mais importantes analisados durante o projeto deste sistema estão descritos neste trabalho, evidenciando e justificando o porquê de cada decisão que certamente refletiram no funcionamento e comportamento do DASE. O sistema foi implementado de acordo com o seu projeto, resultando em uma versão funcional e estável, o que foi comprovado através de seu uso em um projeto que envolvia sistemas multiagentes e controle de tráfego aéreo. Além disso, alguns testes de análise de desempenho considerando cenários variados foram realizados. / Multi-agent systems must offer the needed resources to allow their agents to interact and to reach their goals. An example of resource is a set of data stored in any kind of resource manager, such as a database management system. Data access must be possible even if the data is distributed, characteristic that is also present in multi-agent systems. Thus, this work describes a system whose objective is to provide to agents distributed data access in a simple and transparent way, in other words, hiding the agent environment and complexities related to distributed database systems. DASE supports any database management system, centralized or distributed, in compliance with JDBC (Java Database Connectivity). In addition it offers important features, such as concurrency control, simultaneous data environments and stored SQL sentences. All challenges and important aspects overcome in order to design and implement DASE are described, explaining and justifying every decision that in some way had a participation to form DASE set of functions and behavior. The system was implemented following its design, resulting in a functional and stable version, what could be verified through its adoption in a project based on multiagent systems and air traffic control systems. In addition, a plenty of performance tests were done regarding different scenarios.

Neste trabalho apresentamos um modelo para ambientes inteligentes baseado em organizações de agentes, onde interações entre entidades são associadas a espaços físicos, pessoas carregam dispositivos e se movimentam entre diferentes espaços físicos e cada espaço físico contém definições de interações (comportamentos definidos por normas) próprias do seu contexto. São definidos três componentes deste modelo: (1) modelo conceitual, (2) linguagem de especificação e (3) ambiente de execução. A separação do modelo nestes três componentes traz como principais conseqüências: (1) a ativação de um ambiente inteligente é feita através de um mecanismo de alto nível, (2) a especificação de um ambiente inteligente é independente do domínio de aplicação e (3) as especificações podem ser executadas em mecanismos diferentes de execução. / We introduce a conceptual model for smart environments based on agent organizations where interactions between entities are associated with physical spaces, people (carrying mobile devices) move between different physical spaces and these physical spaces contain definitions of interactions (behaviors defined by norms) related to each context. This model defines three components: (1) conceptual model, (2) language specification, and (3) execution environment. The separation in these three components brings as main consequences: (1) activation of a smart environment is performed through a high-level mechanism, (2) specification of a smart environment is independent of the application domain, and (3) specifications can be performed on different mechanisms of execution.

Real-Time Optimization (RTO) is a family of techniques that pursue to improve the performance of chemical processes. As general scheme, the method reevaluates the process conditions in a frequent basis and tries to adjust some selected variables, taking into account the plant state, actual operational constraints and optimization objectives. Several RTO approaches have born from the academy research and industrial practices, at the same time that more applications have been implemented in real facilities. Between the main motivations to apply RTO are the dynamic of markets, the seek for quality in the process results and environmental sustainability. That is why the interest on deeply understand the phases and steps involved in an RTO application has increased in recent years. Nevertheless, the fact that most of the existing RTO systems have been developed by commercial organizations makes it difficult to meet that understanding. This work studies the nature of RTO systems from a software point of view. Software requirements for a generic system are identied. Based on that, a software architecture is proposed that could be adapted for specfic cases. Benefits of the designed architecture are listed. At the same time, the work proposes a new approach to implement that architecture as a Multi-Agent System (MAS). Two RTO system prototypes were developed then, one for a well-know academic case study and the other oriented to be used in a real unit. The benefits of the MAS approach and the architecture, for researching on the RTO field and implementation on real plants, are analyzed in the text. A sub-product of the development, a software framework covering main concepts from the RTO ontology, is proposed as well. As the framework was designed to be generic, it can be used in new applications development and extended to very specific scenarios. / Otimização em Tempo Real (OTR) é uma família de técnicas que buscam melhorar o desempenho dos processos químicos. Como esquema geral, o método reavalia frequentemente as condições do processo e tenta ajustar algumas variáveis selecionadas, levando em considera ção o estado da planta, restrições operacionais e os objetivos da otimização. Várias abordagens para OTR t^em surgido da pesquisa acadêmica e das práticas industriais, ao mesmo tempo em que mais aplicações têm sido implementadas em plantas reais. As principais motivações para aplicar OTR são: a dinâmica dos mercados, a busca de qualidade nos resultados dos processos e a sustentabilidade ambiental. É por isso que o interesse em entender as fases e etapas envolvidas em uma aplicação OTR cresceu nos últimos anos. No entanto, o fato de que a maioria dos sistemas OTR em operação foram desenvolvidos por organizações comerciais dificulta o caminho para chegar nesse entendimento. Este trabalho analisa a natureza dos sistemas OTR desde o ponto de vista do software. Os requerimentos para um sistema genérico são levantados. Baseado nisso, é proposta uma arquitetura de software que pode ser adaptada para casos específicos. Os benefícios da arquitetura projetada foram listados. Ao mesmo tempo, o trabalho propõe uma nova abordagem para implementar essa arquitetura: Sistema Multi-Agentes (SMA). Dois protótipos de sistema OTR foram desenvolvidos. O primeiro aplicado num estudo de caso bem conhecido na literatura acadêmica. O segundo voltado para ser usado em uma unidade industrial. Os benefícios da abordagem SMA e da arquitetura, tanto na pesquisa relacionada com OTR, quanto na implementação em plantas reais, são analisados no texto. Um arcabouço de software que abrange os principais conceitos da ontologia OTR é proposto como resultado derivado do desenvolvimento. O arcabouço foi projetado para ser genérico, possibilitando seu uso no desenvolvimento de novas aplicações OTR e sua extensão a cenários muito específicos.

[pt] O crescente uso da tecnologia da informação exerce nos dias atuais grande influência sobre o comportamento da sociedade. Isso é parcialmente decorrente da aplicação de novas estratégias organizacionais que fazem com que pessoas e entidades se beneficiem e evoluam em suas atividades. Uma tendência observada no presente está associada aos benefícios alcançados quando pessoas com o mesmo interesse se unem para a realização de uma tarefa comum. Esta dissertação apresenta um framework multi-agente que permite a instanciação de aplicações que fornecem como resultado um relatório de grupos de interesse formados a partir de qualquer base de dados, heurística de definição de perfil do usuário, heurística de definição de perfil do grupo, estratégia de formação de grupos, e formato de apresentação dos dados. / [en] The current growth on the use of information technology exerts great influence on the behavior of the society. That is partially due to the application of new organization strategies which assist people and institutions on the development of their activities. A tendency which can be currently observed is associated with the benefits that occur when people with the same interest are grouped together for the accomplishment of a common task. This dissertation presents a Multi Agent framework that allows for the instantiation of applications that generate interest groups reports from any database, user profile definition heuristic, group formation strategy and data presentation format.

Submitted by PPG Ci?ncia da Computa??o (ppgcc@pucrs.br) on 2018-03-26T18:03:05Z No. of bitstreams: 1 ARTUR_FREITAS_TES.pdf: 1489846 bytes, checksum: 61623f4503a4a916e72487f33c15e294 (MD5) / Approved for entry into archive by Tatiana Lopes (tatiana.lopes@pucrs.br) on 2018-04-06T16:46:51Z (GMT) No. of bitstreams: 1 ARTUR_FREITAS_TES.pdf: 1489846 bytes, checksum: 61623f4503a4a916e72487f33c15e294 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-06T16:57:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ARTUR_FREITAS_TES.pdf: 1489846 bytes, checksum: 61623f4503a4a916e72487f33c15e294 (MD5) Previous issue date: 2017-08-31 / A engenharia orientada a modelos fornece abstra??es e nota??es para melhorar a compreens?o e para apoiar a modelagem, codifica??o e verifica??o de aplica??es em dom?nios espec?ficos. As ontologias, por outro lado, fornecem defini??es formais e expl?citas de conceitualiza??es compartilhadas e permitem o uso de racioc?nio sem?ntico. Embora essas ?reas tenham sido desenvolvidas por diferentes comunidades, sinergias importantes podem ser alcan?adas quando ambas s?o combinadas. Essas vantagens podem ser exploradas no desenvolvimento de sistemas multiagentes, dada a sua complexidade e a necessidade de integrar v?rios componentes que s?o frequentemente abordados de diferentes ?ngulos. Este trabalho investiga como aplicar ontologias para engenharia de software orientada a agentes. Inicialmente, apresentamos uma nova abordagem de modelagem onde os sistemas multiagentes s?o projetados usando a ontologia OntoMAS proposta. Ent?o, descrevemos t?cnicas, implementadas em uma ferramenta, para ajudar os programadores a trazer seus conceitos em c?digo e tamb?m gerar c?digo automaticamente a partir de modelos instanciados da ontologia. V?rias vantagens podem ser obtidas a partir dessas novas abordagens para modelar e codificar sistemas multiagentes, como o racioc?nio sem?ntico para realizar infer?ncias e mecanismos de verifica??o. Mas a principal vantagem ? a linguagem de especifica??o unificada de alto n?vel (conhecimento) que permite modelar as tr?s dimens?es que est?o unidas em JaCaMo para que as especifica??es dos sistemas possam ser melhor comunicadas entre equipes em desenvolvimento. As avalia??es dessas propostas indicam que elas contribuem com os diferentes aspectos da engenharia de software orientada a agentes, como a especifica??o, verifica??o e programa??o desses sistemas. / Model-driven engineering provides abstractions and notations for improving the understanding and for supporting the modelling, coding, and verification of applications for specific domains. Ontologies, on the other hand, provide formal and explicit definitions of shared conceptualisations and enable the use of semantic reasoning. Although these areas have been developed by different communities, important synergies can be achieved when both are combined. These advantages can be explored in the development of multi-agent systems, given their complexity and the need for integrating several components that are often addressed from different angles. This work investigates how to apply ontologies for agentoriented software engineering. Initially, we present a new modelling approach where multiagent systems are designed using the proposed OntoMAS ontology. Then, we describe techniques, implemented in a tool, to help programmers bring their concepts into code and also generate code automatically from instantiated ontology models. Several advantages can be obtained from these new approaches to model and code multi-agent systems, such as semantic reasoning to carry out inferences and verification mechanisms. But the main advantage is the unified high (knowledge) level specification language that allows modelling the three dimensions that are united in the JaCaMo framework so that systems specifications can be better communicated across developing teams. The evaluations of these proposals indicate that they contribute with the different aspects of agent-oriented software engineering, such as the specification, verification, and programming of these systems.

"In order to succeed in today’s global, competitive market, manufacturing industries need continuous improvements in their multi-disciplinary design processes. These improvements should result in expending fewer resources on the design process while achieving better quality and more environmentally friendly products. The current approach for improving design processes is mostly based on intuitive observations followed by incremental changes to the existing methodologies. However, today’s fast-paced world needs rapid incorporation of new technologies and methods into design methodologies. Recent advances in the application of Artificial Intelligence to design Multi-agent Design Systems in particular-provide an opportunity to accomplish this goal. The inter-disciplinary collaboration between Computer Science and Engineering Design provides the means to develop systematic and holistic approaches for constructing superior design methodologies. An innovative approach has been developed that is based on simulating the design process using a multi-agent system that mimics the behavior of the design team. The multi-agent system implements a knowledge-based model of design in which highly specialized knowledge from expert sources is applied to synthesize a design. The multi-agent system activates the pieces of design knowledge when they become applicable. The use of knowledge by agents is recorded by tracing the steps that the agents have taken during a design project. Many traces are generated by solving a large number of design projects that differ in their requirements. A set of design methodologies is constructed by using inductive learning techniques to generalize the traces generated. These methodologies then can be used to guide design teams through future design projects."

"Current approaches to design are often serial and iterative in nature, leading to poor quality of design and reduced productivity. Complex artifacts are designed by groups of experts, each with his/her own area of expertise. Hence design can be modeled as a cooperative multi-agent problem-solving task, where different agents possess different expertise and evaluation criteria. New techniques for Concurrent Design, which emphasize parallel interaction among design experts involved, are needed. During this concurrent design process, disagreements may arise among the expert agents as the design is being produced. The process by which these differences are resolve to arrive at a common set of design decisions is called Negotiation. The main issues associated with the negotiation process are, whether negotiation should be centralized or distributed, the language of communication and the negotiation strategy. The goals of this thesis are to study the work done by various researchers in this field, to do a comarative analysis of their work and to design and implement an approach to handle negotiation between expert agents in an existing Concurrent Engineering Design System."

"Concurrent Engineering (CE) has already initiated a cultural change in the design and manufacturing of new products. It is expected to lead to better engineered and faster built products. But, in order for a company to take advantage of the power of CE, the members of product development teams have to be educated in the CE method of product development and how decisions made about one aspect of a design can affect other aspects. They also have to be educated in the usefulness of the tools that can be used for CE. Those tools include intelligent agents which can be used to offer design suggestions and criticisms. The goal of this project is to build a computer system which will simulate a design environment and demonstrate the essential aspects of CE, in a way that they can be intuitively understood. It is supported by a grant from the Competitive Product Development Institute at the Digital Equipment Corporation."